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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 47(9); 2004 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2004;47(9): 818-826.
Effect of Electrical Stimulation on Vestibular Compensation in the Unilateral Labyrinthectomized Rats.
Jun Myung Kang, He Ro Yoon, Sayong Chae, Choong Ill Bang, Chang Hoon Lee, Heung Youp Lee
Department of Otolaryngology-Head & Neck Surgery, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea. lhy96@hfh.cuk.ac.kr
일측 전정기관을 제거한 흰쥐의 전정보상에 대한 전기자극의 효과
강준명 · 윤희로 · 채세용 · 방충일 · 이창훈 · 이흥엽
가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
주제어: 미로전기자극쥐.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
The effect of electrical stimulation (ES) on vestibular compensation was investigated for 28 days after unilateral labyrinthectomy (Lx) in 24 rats.
MATERIALS AND METHOD:
The rats were divided into 4 groups and were treated as follows: A) Lx only, B) Lx with ES (0.6 mA) for 2 days, C) Lx with ES (0.6 mA) for 7 days, D) Lx with ES (1.2 mA) for 2 days. ES with pulse wave (10 Hz) was applied to temporal portion bilaterally (8 hr/day). Cathodal currents were transmitted to the electrode on the destructive side, anodal to that on the intact side. Postoperatively, spontaneous nystagmus (SN) was recorded with the video camera and yaw and roll head tilt (YHT, RHT) were measured using photo images. Horizontal vestibulo-ocular reflex (VOR) was evaluated at various frequencies (0.05, 0.1, 0.5, 1, 2, 3 Hz with peak angular velocity of 40degrees/sec) with the magnetic search coil system. Locomotor movement was monitored with a video camera.
RESULTS:
The ES groups showed faster compensation in SN, YHT, and RHT than the Lx group. At 3 days after Lx, the ES groups showed significant improvement in the gain over the whole frequency and asymmetry at low frequency compared to that of the Lx group. But the ES group had no effect on compensation of gain and asymmetry on and after 7 days of post-labyrinthectomy. There was no significant difference in vestibular compensation with respect to duration and intensity of ES. ES had no significant effect on the mean velocity and mean deviation of locomotor movements.
CONCLUSION:
These results suggest that ES has a favorable effect on the suppression of early static symptoms but has no effect on the compensation of dynamic symptoms after the recovery of resting discharge of the vestibular nuclei neurons.
Keywords: LabyrinthElectrical stimulationRat

교신저자:이흥엽, 420-743 경기도 부천시 원미구 소사동 2번지  가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
              전화:(032) 340-2110 · 전송:(032) 340-2674 · E-mail:lhy96@hfh.cuk.ac.kr

서     론


  
일측의 전정기관 손상은 안구운동과 자세조절에 있어서 특징적인 증상을 나타내는데, 머리운동이 없을 때 나타나는 정적 증상(static symptoms)과 머리운동 시에 나타나는 동적 증상(dynamic symptoms)으로 구분한다. 정적 증상은 수일 이내에, 동적증상은 수주에서 수 개월에 걸쳐 감소하는데, 이러한 회복과정을 전정보상(vestibular compensation)이라 한다.1) 전정보상은 시각기관, 말초전정기관, 고유감각기관 등으로부터 몸과 주위환경의 움직임에 관련되어 받아들이는 정보가 중추 내 여러 경로와 부위에서 재통합과 재조절의 과정을 거치면서 이루어지게 된다. 정적 증상은 양측 전정핵 간의 자발활성도(resting activity)의 불균형에 의해 나타나며, 수일 내에 동측 전정핵의 자발활성도가 회복되면서 증상이 감소하는데 이러한 정적 증상에 대한 보상의 평가는 정상 측으로 나타나는 자발안진, 손상측으로의 머리편위 등을 관찰함으로써 알 수 있다. 동적 증상은 머리움직임에 대한 전정핵의 동적 감수성의 상실에 의해 나타나는데 이러한 동적 증상에 대한 보상작용에는 시각과 고유감각을 통한 감각대치(sensory substitution)가 중요한 것으로 알려져 있다.2) 동적 증상에 대한 보상의 평가는 회전검사를 이용한 전정안구 반사와 신체운동(locomotion)을 측정함으로써 알 수 있는데, 안구 운동과 신체운동의 정도가 일치하지 않는 경우도 있다.3)
   전정기관 손상 후 전기자극이 동측의 전정핵을 자극하여 전정보상을 촉진시킨다고 알려져 있는데4)5) 이러한 실험들은 주로 수 일 동안의 정적 증상에 대한 전기자극의 효과만을 보고하고 있고, 1주 이상의 신체운동을 포함한 동적 증상에 대한 효과는 보고가 없다. 이에 본 연구는 전정보상에 대한 전기자극의 효과를 정적 증상뿐만 아니라 4주 기간동안 동물의 일상적 신체운동을 포함한 동적 증상 변화도 관찰하고자 하였고, 정적 증상과 동적 증상에 대한 전기자극의 효과를 비교하여 두 증상의 보상기전의 차이점을 알아보고자 하였다. 또한 전기자극 강도 및 시간을 달리하여 자극조건에 따른 전정보상의 차이를 평가하고자 하였다.

재료 및 방법

실험동물
  
체중 400
~500 g의 Sprague-Dawley계 건강한 흰쥐 24마리를 암수 구별 없이 각각 6마리씩 네군으로 나누었는데, 전정기관 제거 후 전기자극을 하지 않은 군(A), 0.6 mA DC pulse wave를 2일간 한 군(B), 0.6 mA DC pulse wave를 7일간 한 군(C), 1.2 mA DC pulse wave를 2일간 한 군(D)으로 하였다. 모든 실험동물은 전정기관 제거 전에 회전검사를 이용한 전정안구반사와 신체운동을 측정하여 그 결과를 정상치로 삼았다.

전정기관의 제거
   Ketamine(40 mg/kg) 및 xylazine(2 mg/kg)을 복강 내 주입하여 마취한 후 복와위의 체위에서 뒤에서 접근하여 우측 전정기관을 외과적 수술로 제거하였다. 전기드릴을 사용하여 측두골 골포(temporal bulla)의 전상부 일부와 고막을 제거하여 정원창과 등골을 노출시키고, 난형낭반과 구형낭반 및 외, 전, 후반고리관 팽대부의 감각상피를 미세수술기구로 긁어낸 후 100% 에탄올로 세척하고 gentamicin(40 mg/ml)을 적신 gelfoam으로 전정을 채웠다. 수술 직후 자발안진과 머리편위의 출현으로 전정기능의 상실을 확인하였다.

전기자극
  
경부의 배측을 절개한 후 실리콘으로 피막을 입힌 백동선의 끝 2 mm 피막을 제거한 도선 두 개를 피하로 삽입한 후, 자극전극 도선의 끝은 파괴된 우측 전정 안에, 기준전극 도선의 끝은 좌측 측두골 외측 피하에 위치시켰다. 1.7×1.7 cm 크기의 전기자극 발생장치를 봉합사로 피부에 고정시켰다. 전기자극 발생장치는 OP-amplifier LM10(National semiconductor, Santa Clara, CA)으로 회로를 구성하였고 전원은 lithium battery 3V(CR2032)를 사용하였다. 전기자극은 마취에서 회복된 지 1시간 후부터 하루에 8시간씩 자극하였고, 자극전극에 건전지의 음극 단자를 기준전극에 양극 단자를 연결하였다.4)

정적증상의 평가
   10초당 자발안진 횟수와 머리편위를 전정기관 손상 1, 2, 10, 20, 48시간 후에 측정하였다. 자발안진을 측정하기 위하여 수술현미경에 연결한 디지털 캠코더로 동물이 움직이지 않고 안정된 상태일 때 안구운동을 기록하였으며 10초씩 5회 반복 기록하여 평균값을 구하였다. 전정척수반사의 회복과정을 측정할 목적으로 갸웃 운동면(roll head tilt)과 도리 운동면 머리편위(yaw head tilt)를 디지털 카메라로 촬영하여 측정하였다(Fig. 1). 안구운동과 머리편위를 측정하는 동안에는 전기자극을 중단하였다.

정현파 회전자극(Sinusoidal rotation)
   회전자극에 대한 전정안구반사를 전정기관 제거 3, 7, 14, 21, 28일 후에 측정하였다. 회전자극은 ±130° 범위에서 최대 각속도를 40°/sec로 고정하고 0.05, 0.1, 0.5, 1, 2, 3 Hz로 자극을 하였고 외반고리관의 평면이 지면과 나란히 놓이도록 외이도와 외안각을 잇는 선이 43° 앞으로 숙이게(43° nose down) 놓은 위치에서 동물을 고정하였다.6) 각 주파수에서의 이득(gain), 위상차(phase) 및 좌우 비대칭도(asymmetry)를 구하였으며 이득은 안구운동의 느린 성분의 최고속도에 대한 회전의자의 최고속도의 비로, 위상차는 안구운동의 최고속도 시점과 회전의자의 최고속도 시점의 차이를 각도로 표시하고, 비대칭도는 느린 성분 안구운동 최고속도의 좌, 우측 차이에 대한 양측 합의 비율(백분율)로 하였다. 위상표시에서 안구운동의 최고속도 시점이 의자의 최고속도 시점에 180도 차이 나는 것을 위상차 0로 정하고, 먼저 나타나는 것을 위상선행(phase lead)으로 하였다. 자극 장치는 조정 컴퓨터, 모터 조절기, 모터로 구성되며 동물 고정틀을 모터회전축 위의 회전대에 고정시킨 후 암시야에서 수평면(horizontal plane) 회전 자극을 주었다. 안구 운동의 측정은 탐지 코일(search coil), 자기장 코일(field coil), 보정코일(calibration coil) 및 탐지용 전기회로로 이루어진 자기장 탐지 코일 장치를 이용하였다. 회전검사를 하는 동안에는 전기자극을 중단하였다.

신체운동
  
동물의 신체운동은 전정기관 제거 3, 7, 14, 21, 28일 후에 가로와 세로 길이가 각각 87×87 cm 되는 사각 틀 속에서 1 m 위의 정중앙에 설치한 한 대의 화상 카메라(alphacam i, AlphaVision TECH, Seoul, Korea)를 이용하여 측정하였으며, 일정한 밤시간(오후 8
~10시)에 암시야에서 15분 동안의 움직임을 촬영한 후 초당 한 개의 영상을 선택하여 저장하였다. 어두운 곳에서 동물의 움직임을 촬영하기 위하여 쥐의 등 정중앙에 한 개의 LED(light emitting diode)를 부착 하였다. 저장된 영상을 Matlab(version 5.2, Mathworks Inc., MA, USA) 프로그램을 이용하여 초당 위치 변화를 추적한 후 분석함으로써 움직인 속도, 편위, 궤도를 구하였다. 편위는 진행방향에서 시계방향은 +로, 반시계방향은 -로 초당 편위된 각도를 구하여 더한 후 시간(초)으로 나누어 값을 얻었다. 신체운동을 측정하는 동안에는 전기자극을 중단하였다.

통계분석
  
정적증상 변화 및 동적증상 변화에 대한 각 실험군의 차이는 비모수적방 법인 Kruskal-Wallis 검사와 Mann-Whitney U 검사를 이용하였고, 시간에 따른 전정보상의 정도는 Wilcoxon signed rank 검사를 이용하여 분석하였다. 통계적 유의성 분석은 SPSS(version 11, SPSS Inc, Chicago, Illinois) 프로그램을 사용하였으며, p값은 0.05 이하일 때 유의하다고 하였고 분석 자료는 평균±표준편차로 나타내었다.

결     과

자발안진
  
우측 전정기관을 제거한 직후부터 좌측으로 향하는 지속적인 자발안진이 나타났으며 수술 후 1시간과 2시간에서 전기자극을 하지 않은 A군의 안진의 빈도는 34.2±5.1, 35.7±6 beats/10 sec 이었는데 전기자극을 한 B, C, D군과 유의한 차이가 없었다. 모든 군에서 안진의 빈도는 시간이 경과함에 따라 감소하였는데, 수술 후 10시간에서 전기자극을 한 군이 A군 보다 적었으나(p<0.05), 전기자극을 한 군 간에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 수술 후 20시간에서도 전기자극을 한 군은 A군 보다 안진의 빈도가 유의하게 낮았고(p<0.05), 48시간에서는 대부분 안진이 소실되었지만 A군은 48시간에서도 5.8±2.8 beats/10 sec로 안진이 나타났다(Fig. 2).

머리편위
  
우측 전정기관을 제거한 후 우측으로 머리편위를 보였으며 우측 사지는 굴전을 좌측 사지는 신전을 보였다. 또한 지면의 한 점을 중심으로 우측으로 둘레돌기(circling movement)와 몸통회전(barrel rotation)이 나타났으며 마취로부터 회복되어 1시간 이내에 대개 사라졌다. 수술 후 1시간과 2시간에서 A군의 도리 운동면 머리편위는 전기자극을 한 군과 유의한 차이를 보이지 않았다. 수술 후 10시간과 20시간에서 도리 운동면 머리편위는 전기자극을 한 군에서 A군 보다 작았으나(p<0.05) 전기자극을 한 군 간에는 유의한 차이를 보이지 않았고, 전기자극을 한 군은 20시간에서 거의 나타나지 않았으나 A군은 대부분 48시간에서 사라졌다(Fig. 3).
   수술 후 1시간과 2시간에서 A군의 갸웃 운동면 머리편위는 전기자극을 한 군과 유의한 차이를 보이지 않았다. A군은 수술 후 10시간과 20시간에서 편위가 감소하였지만 48시간에서도 18.5±3.7°로 편위가 남아있었다. 수술 후 10, 20, 48시간에서 전기자극을 한 군이 A군 보다 작았으나(p<0.05), 전기자극을 한 군 간에는 유의한 차이를 보이지 않았고 48시간에서도 편위가 남아 있었다(Fig. 4).

전정안구반사

이  득
  
우측 전정기관 제거 3일 후의 이득은 A군의 모든 주파수에서 정상치 보다 감소하였으며, 0.05 Hz에서 가장 많이 감소하였고 다른 모든 군에서도 0.05 Hz에서 가장 많은 감소를 보였다. 28일 후에도 모든 군의 0.05 Hz에서 가장 낮은 회복을 보였다. 3일 후에서 전기자극을 한 군은 모든 주파수에서 A군 보다 이득이 컸지만(p<0.05), 7일 이후부터는 유의한 차이를 보이지 않았고 자극을 한 군 간에도 차이를 보이지 않았다. 3일 후의 전기자극에 의한 이득의 차이는 0.5 Hz에서 가장 크게 나타났으며 28일 후의 모든 군에서 저주파수(0.05, 0.1 Hz) 보다는 0.5 Hz이상의 고주파수에서 높은 회복을 보였다(Figs. 5 and 6).

위상차
  
우측 전정기관의 제거 3일 후의 위상차는 A군의 모든 주파수에서 정상치보다 위상선행이 증가하는 경향을 보였으나 0.05, 0.1 Hz에서만 통계적으로 유의하였다(p<0.05). 전기자극을 한 군이 A군 보다 저주파수(0.05, 0.1 Hz)에서 위상선행이 작은 경향을 보였지만 통계적으로 유의하지는 않았다. 시간이 경과함에 따라 위상선행은 모든 군에서 점차 감소하였으며 7일 이후에서도 각 군이 주파수별로 유의한 차이를 보이지 않았다. 28일 후에서 모든 군의 0.05, 0.1 Hz에서는 위상선행이 정상치 보다 증가해 있었지만(p<0.05), 나머지 주파영역에서는 정상치와 유의한 차이를 보이지 않았다(Fig. 6).

비대칭도
  
우측 전정기관의 제거 3일 후의 비대칭도는 A군의 모든 주파수에서 정상치(±15%)보다 증가하였으며 0.05, 3 Hz에서 가장 크게 증가하였다. 3일 후에서 전기자극을 한 군이 A군 보다 0.05, 0.1, 0.5 Hz에서 비대칭도가 작았으나(p<0.05), 나머지 주파수와 7일 이후부터는 유의한 차이를 보이지 않았고 자극을 한 군 간에도 차이를 보이지 않았다. 시간이 경과함에 따라 비대칭도는 모든 군에서 점차 감소하였으며 28일 후에 각 군의 2, 3 Hz에서 비대칭도가 정상치 보다 증가해 있어(p<0.05) 대칭의 가장 낮은 회복을 보였고 나머지 주파수에서는 정상치와 유의한 차이를 보이지 않았다(Fig. 7).

신체운동

평균속도
  
우측 전정기관의 제거 3일 후에서 신체운동의 평균속도는 모든 군에서 정상치(10±1.9 cm/sec) 보다 감소했으며(p<0.05), 각 군 간에는 유의한 차이를 보이지 않았고 7일 이후에서도 각 군이 차이를 보이지 않았다. 시간이 경과함에 따라 평균속도는 모든 군에서 점차 증가하였으며 28일 후에서 모든 군이 정상치와 유의한 차이를 보이지 않았다(Fig. 8).

편위와 궤도
  
신체운동의 편위는 3일 후에서 모든 군이 정상치(3±5°/sec) 보다 증가하 였으며, 전기자극을 한 군이 A군 보다 작은 경향을 보였지만 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 시간이 경과함에 따라 편위는 모든 군에서 점차 감소하여 28일 후에서 모든 군이 정상치와 유의한 차이를 보이지 않았다(Fig. 9). 신체운동의 궤도는 3일 후에서 한 곳에 몰려있는 특징적인 모습을 나타냈으며 시간이 경과함에 따라 구석을 따라 도는 회전 움직임이 증가하면서 정상에 가까운 모습을 보였다. 이러한 신체운동의 궤도양상은 각 군이 유의한 차이를 보이지 않았다(Fig. 10).

고     찰

   자발안진 소실과 머리편위 특히 갸웃 운동면 머리편위의 회복은 시기적으로 일치하지 않고 시각과 고유감각 차단에 대한 효과가 다르다.7) 선택적으로 이석기관만을 파괴하면 흉추의 회전에 의한 갸웃 운동면 머리편위가 나타나고 외반고리관을 파괴하면 경추의 회전에 의한 도리 운동면 머리편위가 나타나는데, 도리 운동면이 갸웃 운동면 보다 좀더 빠르게 회복이 된다.8) 본 연구에서 자발안진 소실과 갸웃 운동면 머리편위는 시간적으로 다른 회복양 상을 보였으며, 전기자극을 하지 않은 군의 도리 운동면 머리편위는 48시간 후에 대부분 사라졌지만 갸웃 운동면 머리편위는 48시간 후에도 남아있었고 일부는 28일 후에서 전기자극 유무와 관계없이 남아있었다.
  
전기자극에 의한 전정신경의 반응은 음전류를 가한 쪽의 구심성 전정신경은 탈분극이 일어나 구심성 신호가 증가하고, 양전류를 가한 쪽은 과분극으로 구심성 신호가 감소한다.9) 구심성 신경과 직접연접을 이루는 세포는 대부분 내측 전정핵에 위치한 I형 신경원이므로 전기자극에 의한 구심성 신호의 증가는 전정기관 제거 후 24시간에서 주로 동측 전정핵 I형 신경원의 자발활성도를 증가시킨다.10) 본 연구에서 전기자극은 자극강도와 관계없이 전정기관 제거 10시간부터 자발안진과 머리변위의 보상과정을 촉진시켰으며 이것은 일측 전정기관 제거술 후 구심성 신호의 상실에 의한 전정핵 사이의 불균형은 손상측에 음전류를 가하여 구심성 신호를 대치할 수 있으며, 반대측에 양전류를 가하면 정상측의 구심성 신호를 억제하여 또한 불균형의 해소에 기여할 것으로 생각할 수 있다.
   전정기관 제거 후에 정현파회전검사에서 이득은 감소하고 위상선행은 증가하는데 이러한 변화는 고주파보다 저주파영역에서 더욱 크게 나타난다.1) 전정기관 제거 후 동측 뿐만 아니라 반대측의 이득도 감소하게 되는데 이것은 동측으로부터 오는 교차조절(commissural modulation)이 차단되기 때문이다.11) 보상과정을 거치면서 이득은 증가하고 위상차는 감소하는데 보상정도는 종(species)과 주파수에 따라 차이가 있으며 완전히 회복되지는 않는다.2) 본 연구에서는 전정기관 제거 3일 후에서 이득이 저주파수에서 가장 크게 감소했으며 위상차도 저주파수에서 증가하였다. 28일 후에서도 이득이 저주파수에서 낮은 회복을 보였으며 위상차도 저주파수에서 정상치와 차이를 보였고 이것은 고양이12)와 기니픽11)에서의 결과와 유사하였다. Park 등13)은 전정기관 제거 6시간 후에서 전기자극이 동측으로 회전할 때는 안구운동을 증가시키고 반대측으로 회전할 때는 안구운동을 감소시켜 비대칭도를 감소시키고 위상차의 변동계수를 낮춘다고 하였으며 이러한 효과는 수분간 지속된다고 하였다. 본 연구에서 전정기관 제거 3일 후에서는 전기자극이 이득을 증가시키고 저주파수에서 비대칭도를 감소시키 지만 7일 이후에서는 전기자극의 효과가 관찰되지 않았다. 전정기관 제거 후 초기 수 일 동안은 여러 자극에 민감하기 때문에 보상과정에 있어 중요하며,2) 본 연구에서 전기자극을 2일 동안 준 군과 7일 동안 준 군이 7일 이후에 측정한 전정안구반사와 신체운동에서는 차이를 보이지 않아 초기의 자극만이 보상작용에 영향을 미친 것으로 생각된다. 이는 전기자극이 초기의 전정핵 사이의 불균형을 개선시켜 전정안구반사의 보상작용을 촉진시키지만 전정핵 사이의 불균형이 해소된 뒤의 동적 보상 과정에는 효과가 없음을 시사한다.
  
전정기관 제거 후 신경중추는 전정안구반사의 변화로 초래되는 틀린 시각정보를 교정하기 위해 전정안구반사의 이득을 변화시키는데 이것은 신경계의 유연한 적응(adaptive plasticity)으로 설명할 수 있으며 예를 들어 시각정보를 차단했을 때 자발안진은 큰 차이가 없지만 전정안구반사의 이득은 큰 영향을 받는다.2) 전정보상이 진행되면서 비대칭도는 감소하게 되어 저주파수의 느린 회전운동자극에서는 대칭도의 값은 정상범위로 돌아오지만 각속도가 100°/sec 이상이거나, 각가속도가 1000°/sec2를 넘는 경우 비대칭이 나타나게 되며14) 또한 1 Hz이상의 고주파수에서도 비대칭이 남아 있다(고양이,15) 기니픽11)). 이러한 고주파영역의 비대칭은 반대측의 이득은 증가하는데 동측의 이득은 증가하지 않기 때문에 생기며 전정안구 반사의 경로와 관련이 있다. 전정안구반사의 초기부분(첫 20 ms)은 직접 경로로 주로 단일연접 I형 신경원의 작용에 의하며 이득의 변화가 일어나지 않지만, 후기의(20 ms 이후) 반응은 전정핵의 다른 경로인 다연접경로(oligosynaptic pathway)를 거치며 다른 감각이나 안구조절시스템에 의해 이득의 변화가 올 수 있다. 높은 각가속도의 머리충동회전(head impulsive rotation)이나 고주파수에서는 다른 안구조절시스템이 작동되지 못해 이득의 감소가 지속해서 남게 된다.2) 고주파영역의 비대칭에 대한 또 다른 설명으로는 동측의 전정핵은 머리속도신호에 어느 정도 감수성을 회복하는데 이것은 교차신경로의 신호에 의하며 이러한 교차신경로의 신호는 선택적으로 저주파와 중간 주파수에 한정되기 때문에 고주파영역에서는 비대칭이 남게 된다.16) 종전의 전기자극의 효과에 관한 연구에서는 0.1~0.5 Hz에서만 이루어졌기 때문에 고주파수에 대한 효과는 아직 알려지지 않았지만, 본 연구에서 1 Hz 이상의 고주파수에서는 비대칭도에 대한 전기자극의 효과가 관찰되지 않았으며 28일 후의 고주파수(2, 3 Hz)에서는 전기자극 유무와 관계없이 비대칭이 남아있었다. 이러한 결과는 시각에 의한 이득의 변화가 고주파보다는 저주파영역에서 잘 나타난다는 연구결과16)와 관련이 있으리라 생각된다.
  
전정척수반사는 정적이거나 동적인 상태에서 중력에 대하여 머리를 안정 시키거나 서있는 상태를 조절하는 역할을 한다. 전정기관 제거 후에 쥐에서 동적 자세의 변화가 생기며 초기에 보행이 불가능할 정도로 몸이 동측으로 편위되고 회전운동을 하는 것은 전정척수로의 불균형에 의한다.2) 반고리관 들이 각 외안근들과 연관되어 있는 것과 비슷하게 각각의 반규관과 목과 몸통의 근육사이에도 고도의 조직화된 형태의 연결이 있으며, 안구운동과 비교하여 많은 근육들이 관여하고 운동양상이 훨씬 복잡하다. 신체운동의 측정은 pressor-sensor,17) rotating-beam,18) resonance coil3)을 이용한 방법들 이 있는데 본 연구에서는 화상 카메라로 촬영하여 얻은 영상을 분석하는 방법을 사용하였으며, 이 방법은 간편하고 동물의 움직임을 잘 반영하지만 동적인 자세와 균형을 측정하지는 못하기 때문에 전정척수 반사의 일부분만을 반영한다고 할 수 있다. 신체운동의 평균속도는 전정기능을 평가하는데 유용하며 쥐에서 정상적인 신체운동으로 회복하는데 30일정도 걸리는 것으로 알려져 있다.3) 본 연구에서 3일 후에서의 평균속도 감소와 시계방향으로 편위 증가가 점차 회복되어 28일 후에는 정상치에 근접하였는데 이러한 결과는 궤도에서 나타난 움직임의 범위와 연관된 결과를 나타내었다. 동적자극에 대한 자세조절에 있어서 초기 반응은 고유 감각이 후기 반응은 전정계와 시각계 정보가 관여하며 지지면의 움직임에 대하여 균형을 잡을 때 전정척수반사에 의한 근육의 반응은 근신전반사보다 긴 잠복기를 가지는데, 이것은 대뇌와 소뇌가 관여하는 긴고리반사(long loops reflex)가 작용하기 때문이다.19) 전정기관 제거 후 동적 자세의 보상은 여러 감각정보와 고위중추신경이 관여하며 종에 따라 다르게 나타난다.20) 3일 후에서 전기자극을 주었을 때 전정안구반사의 이득과 달리 평균속도와 편위가 유의한 차이를 보이지 않았는데, 이것은 평균속도와 편위가 전정척수 반사의 일부분만을 반영하긴 하지만 전정안구반사와 전정척수반사에 대한 전기자극의 효과가 다르다는 것을 시사하며, 동적 자세와 균형에는 전정안구 반사에 비해 보다 많은 근육과 중추신경이 복잡하게 관련되어 있기 때문에 전기자극의 효과가 다르게 나타난다고 추정할 수 있다.

결     론

   일측의 전정기관을 제거한 후 전기자극이 초기의 정적 증상인 자발안진과 머리변위의 보상과정을 촉진시켰으며, 3일 후에서는 이득을 증가시키고 저주파수영역에서 비대칭도를 감소시키지만, 신체운동과 7일 이후에서는 전기자극의 효과가 관찰되지 않아 전정핵 사이의 불균형이 해소된 뒤의 동적 보상 과정에는 효과가 없음을 알 수 있었으며 주파수에 따라 효과가 다름을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 정적 증상과 동적 증상의 보상기전이 다르며 안구운동과 신체운동의 보상과정이 다름을 시사하며 앞으로 전정보상 기전을 연구하는데 자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.


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